近日，Horticultural Plant Journal在线发表了中国热带农业科学院热带生物技术研究所仝征副研究员联合中国农业大学何俊娜副教授研究团队题为“R2R3-type LoMYB21affects jasmonate-regulated development and dehiscence of anthers in lily (Liliumoriental hybrids)/R2R3型LoMYB21影响茉莉酸介导的百合花药发育和开裂”的研究论文。

【资料图】

百合是百合科（单子叶植物）的多年生球根花卉，颜色鲜艳，姿态挺拔，香气浓郁。百合深受人们的喜爱，在鲜切花行业中占有重要地位。栽培品种东方百合‘西伯利亚’具有单一的白色花瓣和硕大的花药，花开时散落大量深色的花粉污染花瓣和衣物，影响观赏和经济价值。生产中通过人工去雄，费时费工，且破坏了百合的整体美感。研究百合花药发育和开裂机制以创建花药闭合的百合新种质可以有效解决这个产业问题。目前对百合花药发育的研究多集中在花粉发育的调控及无花粉百合新品种的创制，对于花药开裂的研究还甚少报道。

现有研究表明茉莉酸（Jasmonate acid, JA）影响花药的发育，JA信号途径中的重要调控基因MYB21及其同源基因调控花丝伸长，花药发育和开裂。但JA是否影响百合的花药发育及MYB21在百合花药的发育及开裂过程中的作用还不清楚。

（1）研究发现LoMYB21与拟南芥和棕榈等物种中的MYB21同源性很高，主要在花药、花丝和柱头中表达，且在百合花药发育后期表达较高。LoMYB21对JA处理的响应在不同的组织中有所差异，花药中的表达受到JA抑制，而叶片中的表达受到JA的诱导。亚细胞定位显示LoMYB21定位在细胞核中，酵母转录激活实验证明LoMYB21具有转录激活活性，且转录激活域位于蛋白C端。

图1 LoMYB21在百合花药中的表达受到JA的抑制

（2）VIGS发现百合沉默植株花药开裂延迟，具体表型为：在百合花朵开放正常的情况下，对照植株花药开裂散发出大量的花粉，沉默株系花药并未开裂或在花药顶头稍微开裂。沉默株系中LoMYB21的表达量下降，与开裂相关的次生细胞壁代谢基因LoCOMT和果胶酶代谢基因LoPMEI表达水平下降；JA生物合成基因如LoAOC和LoOPR及JA信号转导途径相关基因如受体LoCOI和重要转录因子LoMYC2的表达在沉默株系中下降。

图2 LoMYB21沉默植株的花药开裂延迟

（3）在DEX::LoMYB21转基因拟南芥中，使用DEX处理的转基因拟南芥茎平卧，花序发育不良且角果较少，检测基因表达发现LoMYB21超表达株系中JA生物合成和信号转导相关基因表达上调，且次生细胞壁代谢相关基因表达上调。

图3 LoMYB21超表达株系

本研究发现LoMYB21表达受到JA的抑制，VIGS沉默百合株系和异源超表达拟南芥植株中JA生物合成和信号转导途径基因表达异常，次生细胞壁相关基因的表达发生改变，影响花药的发育和开裂。表明LoMYB21通过影响JA合成和信号转导途径调控百合花药发育和开裂，这为生产中利用外源茉莉酸调控百合花药开裂提供了理论支持。

仝征副研究员和中国农业大学董婷婷博士生为该论文的第一作者，何俊娜副教授为该文的通信作者。北京园博园管理中心李邱华和中国农业大学博士生王瑞参与了本研究，中国农业大学洪波教授提供了指导与帮助。

该研究获得国家重点研发计划“切和盆花轻简高效栽培技术集成与示范（2020YFD1000400）”和“主要花卉重要性状形成与调控（2018YFD1000400）”的资助。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014123000651

2022年“HPJ文章合集”

期刊简介

Horticultural Plant Journal是由中国园艺学会、中国农业科学院蔬菜花卉研究所、中国农业科学技术出版社有限公司主办的英文学术期刊。刊载关于园艺作物种质资源、遗传育种、栽培技术、生理生化、基因组学、生物技术、植物保护、采后处理与利用等原创性研究论文、研究简报及综述等。HPJ已被SCIE、Scopus、BA&BP、DOAJ、CAB Abstracts、Food Science and Technology Abstract等国内外多个重要数据库收录，论文在SD网络出版平台实现全文开放获取和在线预出版。2021年最新影响因子4.240，园艺学科Q1区,植物学科Q1区。2022年中科院期刊分区（升级版）：在农林科学类位于1区，属于Top期刊；园艺学类位于1区，植物科学类位于2区。

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